Ученые Державинского университета продолжают работать над созданием новых препаратов для защиты растений, которые обладают высокой эффективностью и при этом безопасны для окружающей среды. Исследовательский проект державинцев направлен на разработку научно-методических основ создания принципиально нового поколения наноструктурных препаратов с пестицидными и одновременно ростостимулирующими свойствами. «Умные» пестициды на основе нанотехнологического подхода способны повысить эффективность регуляции численности вредителей в течение длительного времени, не оказывая негативного воздействия на растения и агроэкосистемы в целом. Проект реализуется при поддержке регионального гранта Российского научного фонда (РНФ).
– Снижение негативной нагрузки на окружающую среду достигается за счет пролонгированного высвобождения биологически активных компонентов и, как следствие, радикального снижения их рабочих концентраций по сравнению с традиционными аналогами в десятки раз. Кроме того, наночастицы действуют как эффективные противомикробные агенты, способные преодолевать микробную резистентность благодаря неспецифическим механизмам действия, таким как разрушение мембран, образование активных форм кислорода и повреждение ДНК. Такие препараты имеют высокий экспортный потенциал. С учетом положений Стратегии социально-экономического развития Тамбовской области до 2035 года разработка этих препаратов и экологичных способов их производства представляется особенно важной для региона, – говорит руководитель проекта, к.б.н., директор НОЦ Экологии и биотехнологии Державинского Ольга Захарова.
В основе новых препаратов – наночастицы оксида меди. Они обладают комплексом доказанных антимикробных (особенно фунгицидных) свойств и фитостимулирующих эффектов, связанных, прежде всего, с активацией медьсодержащих ферментов. В ходе предварительных исследований были определены оптимальные размеры и форма частиц. Однако, ученые столкнулись с проблемой при изготовлении препаративной формы: частицы обладают ярко выраженными гидрофобными свойствами и агрегативно неустойчивы, что создает риски при их практическом использовании. Для решения этой задачи исследователи «окружают» частицы специальной гидрофильной оболочкой на основе полимерных производных гуанидина. Эти полимеры обладают собственным антибактериальным эффектом, дополняя действие оксида меди.
Эффективность новой разработки уже доказана экспериментально. Прототипы «умных» пестицидов показали высокую активность против фитопатогеных грибов фузариум и альтернария, а также бактерий, вызывающих черный бактериоз пшеницы. При этом препараты оказались безопасны для полезных почвенных микроорганизмов – стрептомицетов.
Кроме того, анализ экспрессии генов стрессоустойчивости у искусственно зараженных растений показал, что обработка нанопрепаратами повышает устойчивость к заболеваниям за счет усиления иммунитета самих растений. Впечатляющий результат дал пилотный полевой эксперимент на сахарной свекле: урожайность увеличилась более чем в два раза. Сравнительные испытания подтвердили, что разработанные нанопрепараты превосходят по эффективности импортный медьсодержащий фунгицид и традиционный медный купорос, взятый для сравнения. В планах ученых – получение наиболее удобной препаративной формы пестицида, а также проведение полевых испытаний в различных регионах России для последующего вывода разработки на рынок.